Los sistemas de refrigeración son esenciales, tanto en el hogar como en la industria. Han mejorado la calidad de vida y el desarrollo tecnológico, permitiendo la conservación de alimentos, medicamentos y en aires acondicionados entre otros. No obstante, los sistemas de refrigeración convencional, que funcionan mediante ciclos de compresión-descompresión de gases, contribuyen al deterioro del medio ambiente y la destrucción de la capa de ozono.
Una alternativa para reducir los efectos nocivos de los gases es la refrigeración magnética, que utiliza ciclos de magnetización-desmagnetización sobre materiales sólidos denominados magnetocalóricos. Lo cual produce cambios en su temperatura y al contactar con un fluido, intercambian calor para enfriar los objetos en el sistema de refrigeración.
Adicionalmente, la refrigeración convencional tiene baja eficiencia energética, alrededor del 40%, en comparación con la refrigeración magnética, que alcanza valores del 60%, resultando en un gran ahorro energético, actualmente se estima que los sistemas de refrigeración consumen el 15% de la energía que se genera a nivel mundial.
Ante este panorama, se buscan materiales de bajo costo, fáciles de obtener, que operen alrededor de la temperatura ambiente y que mantengan sus propiedades en diversos ambientes de trabajo es decir que sean resistentes a la corrosión y que sean eficientes ante las variaciones de temperatura.
Actualmente, algunos materiales cerámicos con propiedades magnetocalóricas y con posibilidad de ser empleados en sistemas refrigeración magnética, están siendo estudiados por el grupo de investigación denominado Procesos Químicos y Físicos del Estado Sólido de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH), se ha contado con el apoyo la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (Secihti) a través del proyecto liderado por el Dr. Félix Sánchez y la Dra. Ana M. Bolarín, “Mejora del efecto magnetocalórico mediante obtención de compósitos a base de manganitas” CF-2023-I-769.
Se han sintetizado materiales cerámicos magnetocalóricos cuyo compuesto principal es oxido de manganeso y por tal motivo se les denomina manganitas, a los cuales se les adicionan otros elementos químicos con la finalidad de modificar o mejorar las propiedades antes mencionadas. Estos materiales son abundantes de bajo costo, estables y resistentes a la corrosión, por tales motivos los trabajos de investigación se enfocan en producir manganitas que funcionen alrededor de la temperatura ambiente y mejorar su eficiencia, a través de grandes cambios de temperatura aplicando campos magnéticos de baja intensidad. Este efecto se evalúa a través del cambio de entropía, el cual es un concepto termodinámico que se calcula a partir de pruebas experimentales con los equipos que se tienen en los laboratorios de la UAEH.
Finalmente, se han diseñado y sinterizado materiales cerámicos compuestos con base en óxidos de manganeso que presentan el fenómeno magnetocalórico a temperatura ambiente. Estos materiales podrían usarse en sistemas de refrigeración doméstica, sector de alto consumo energético. Es necesario desarrollar tecnologías más eficientes y verdes que atiendan problemas ambientales como el calentamiento global. La refrigeración magnética es una tecnología sostenible y una alternativa viable a la refrigeración tradicional.
Fidel Iván Reyes Patricio**Ingeniero de materiales, Estudiante de cuarto semestre de doctorado directo en Ciencias de los Materiales. UAEH.